意大利導(dǎo)演瓦雷里奧·加隆果(Valerio Jalongo)還記得自己在大學(xué)哲學(xué)系時,曾讀過古希臘哲學(xué)家赫拉克利特的一句話,“自然喜歡隱藏”。這句話是什么意思?就是說,支配我們所見的一切的法則是我們?nèi)庋劭床灰姷模窟€是說,每件清楚呈現(xiàn)在眼前的事情,同時也在躲藏我們?這個問題跟隨了他20年,直到他因為偶然的機會去歐洲核子研究中心(CERN)參觀才慢慢有了答案。
歐洲核子研究中心的基地位于日內(nèi)瓦旁邊的梅漢(Meyrin), 外表如同日內(nèi)瓦城郊隨處可見的工業(yè)區(qū),并不起眼。玄機藏在瑞士和法國交界的侏羅山地下100米深的隧道內(nèi),那是歐洲核子研究中心的心臟地帶——放置大型強子對撞機(LHC)的地方。長達27千米的環(huán)形設(shè)備上布滿了管道、集成電路和芯片,散發(fā)著金屬的光芒。
加隆果隨朋友來到這個地方,仰望眼前這高達25米的機器,心里一陣莫名的感動。那時,他還不知道這座人類歷史上最大的機器有什么用途。這次探訪后他對CERN與它正探索的宇宙奧秘產(chǎn)生了好奇。
60年前,十二個國家簽訂條約建立歐洲核子研究中心,確立了三項原則:建立一個研究粒子物理的實驗室;為此開展國際合作;實驗一切成果向全人類公開。CERN的成立不是為了個人利益,也不是為了錢,而是為了實現(xiàn)人類探究宇宙起源的共同理想。2012年夏天,經(jīng)過將近三十年的持續(xù)努力,CERN發(fā)現(xiàn)了“上帝粒子”希格斯粒子,這是實驗粒子物理近三十年最大發(fā)現(xiàn)。此后,物理學(xué)家朝著他們心中又一美麗的理論巔峰——超對稱性(Super Symmetry)攀登?!俺錾?、美麗、獨特”,密歇根大學(xué)安阿伯分校的理論物理學(xué)家戈登·凱恩(Gordon Kane) 這樣形容他研究了三十年的理論。
一個在CERN工作、名叫米開朗基羅的物理學(xué)家告訴加隆果,自己曾被要求參加一個關(guān)于畫家達利的研討會,與會者既有科學(xué)家,也有藝術(shù)家、藝術(shù)評論家。讓米開朗基羅感到奇怪的是,會上除了自己,大家談到達利時,沒有一個人說到“美”這個詞。
這個故事讓加隆果思考,在當(dāng)代藝術(shù)幾乎不再輕易談?wù)摗懊馈睍r,恰恰是大眾觀念中與藝術(shù)絕緣的科學(xué)家重提“美”,其中的某種悖論引發(fā)他的興趣。隨著不斷學(xué)習(xí)現(xiàn)代物理知識,加隆果從物理法則中重新發(fā)現(xiàn)“美”,以及“對稱性”(symmetry),“優(yōu)雅”(elegance),“簡約”(simplicity)這些詞的重要性,于是,他決定拍一部能讓大家都能感受到科學(xué)的美的影片,傳達他在CERN感受到的東西。
開拍前一年,加隆果做的最重要的準(zhǔn)備,是把自己沉浸到一堆物理、哲學(xué)書中。為了能在片中里提出適當(dāng)?shù)膯栴},他必須首先了解自己提問的對象。通過朋友的關(guān)系,他弄到一張可以往復(fù)進入CERN的許可證,每次去待一會兒,“勘探”實驗室的結(jié)構(gòu)布局,了解機器各個部分的功能用途,和各種科學(xué)家聊天、訪談,為劇本寫作收集素材。
加隆果估算了一下,在CERN拍攝成本很高。他要拍攝的大型強子對撞機(LHC)是地球上最大的機器,深埋在地下一百米的地方,將龐大的拍攝設(shè)備運送到地底不是件容易事。為了進入拍攝現(xiàn)場,組員需要通過一個類似于好萊塢電影中的銀行保險庫門,通過掃描虹膜辨別身份的大門。僅僅是采集組員的虹膜就所費不少。為使對撞機常年保持零下272度的全球最低溫度,機器四周被巨大的氦氣罐包圍,因此所有拍攝人員都需要預(yù)先學(xué)習(xí)自救課程,以防萬一故障發(fā)生,能使用特殊的呼吸方式從逃生通道撤離。最花時間成本的是,他們將只能在夜間拍攝,因為白天是科學(xué)家的工作時間,而這會拉長整個拍攝周期。
為爭取到更多資金,加隆果必須寫出打動人心的好劇本。他花了幾個月完成初稿,之后攜帶劇本拜訪瑞士大使館文化處,因為劇本涉及很多專業(yè)知識,他必須當(dāng)面給文化處的官員解釋,使人相信劇本能夠順利拍成電影。最終,他從瑞士和意大利找到70萬歐元的資助。對紀(jì)錄片來說,這是一筆大錢。
同時需要說服的還有CERN。加隆果原以為,自己跑了CERN那么多次,CERN理應(yīng)同意拍攝。但劇本遞到CERN新聞辦公室卻遇到阻力,CERN的官員擔(dān)心,劇本呈現(xiàn)的物理科學(xué)不夠“硬核”,尤其劇本中引用了《物理學(xué)之道》(The Tao of Physics) 這本將東方神秘主義與量子物理學(xué)原理相聯(lián)系的書,會有損CERN嚴(yán)肅的科學(xué)形象。最終加隆果做出妥協(xié),刪掉書名,而CERN的二號人物,科研部負責(zé)人塞爾吉奧·貝托魯奇(Sergio Bertolucci)也站出來為他背書,他才獲得拍攝許可。
拍攝中的挑戰(zhàn)之一是如何把機器拍得好看。加隆果發(fā)現(xiàn),科學(xué)家對待機器像對待自己的孩子,他們非常在意自己的機器被拍得美不美,還會站到攝影機后一起討論。影片伊始那個正對機器旋轉(zhuǎn)拉近的鏡頭十分震撼,它花了加隆果一個晚上的時間。通常先需要幾個小時鋪好軌道,搭建好設(shè)備,再持續(xù)拍攝到早晨結(jié)束。
建一個大型強子對撞機的設(shè)想在1983年被首次提出,起初沒有人認為能生產(chǎn)出1300塊磁鐵——每塊長15米,有8.5特斯拉的磁場,且能在零下272度運作。將近七年后它才落實成型。這是一個詩意的機器,因為它無用。LHC不生產(chǎn)任何東西,它只找尋答案。在環(huán)形軌道旁分布著四個重達13500噸,有一億個信道,每秒可拍攝4000萬張圖片的探測器,它們被用于追蹤LHC內(nèi)部正在發(fā)生的神秘事件——質(zhì)子加速對撞后產(chǎn)生的物質(zhì)。
磁石將五百萬億質(zhì)子或者重離子壓縮比發(fā)絲還細的兩股束流中,在環(huán)形軌道里以光速運動,產(chǎn)生每秒十億次碰撞,這使LHC內(nèi)部成為地球上最熾熱和稠密的地方,接近剛剛發(fā)生大爆炸的宇宙。科學(xué)家想通過粒子加速對撞,模擬“大爆炸”前百萬分之一秒的宇宙環(huán)境,從而把時間軸拉回初點,探尋宇宙起源之謎。而視覺化呈現(xiàn)LHC內(nèi)部的實驗過程及其背后物理原則,也是加隆果拍攝的最大難題。
加隆果在閱讀物理教材時,常??匆娀玖W拥膱D片。一些五顏六色的小彩球上標(biāo)明了不同的字母,代表了它是哪一類粒子。而分子和原子常常被畫成微觀太陽系的結(jié)構(gòu),中間是核,一些電子圍繞著核高速轉(zhuǎn)動。CERN的科學(xué)家告訴他,這些圖片只是為了教學(xué)目的,并不是粒子真實的形態(tài)。事實上,有很多粒子是無形、無質(zhì)量、無法用常規(guī)影像再現(xiàn)的。量子物理學(xué)告訴我們沒有什么是有形的、堅實的,看起來的堅實其實是能量。而加隆果想要呈現(xiàn)的,恰恰是一個無形的主題。
加隆果原以為CERN會給他提供很豐富的影像資料,然而他拿到手的只有一些漆黑背景中凌亂輻射的黃色線條,這些線條是探測器記錄下的質(zhì)子碰撞后產(chǎn)生的粒子軌跡。沒人知道粒子的形態(tài),科學(xué)家也只是憑借這些軌跡來想象粒子的狀態(tài)。僅僅依靠這些影像,加隆果只能做一個很短的視頻片。一個量子物理學(xué)家對他說,“我們不需要影像,我們用方程式來表達我們的粒子。”他一下蒙了,“該怎么拍一個展現(xiàn)方程式的影片呢?”
“在我個人小小困惑的背后實際上隱藏非常大的哲學(xué)問題,就是人類到現(xiàn)在為止還沒有一個他們生存其間的自然的完整影像,因為量子物理所研究的是人類普通的觀察力沒法感受到的極端微觀的世界。但是不具備科學(xué)知識的普通凡人卻需要影像?!奔勇」麑Α吨袊侣勚芸氛f。
加隆果突然意識到,量子物理學(xué)家在這里遇到的困難,同當(dāng)代藝術(shù)發(fā)展到今天的處境相似。經(jīng)典物理學(xué)原則堅實可靠,符合人類對于自然的實感,就如同古典主義畫法再現(xiàn)人類肉眼觀察到的自然。而現(xiàn)代物理和當(dāng)代藝術(shù)發(fā)展到今天,都無法再直接以可辨認的圖像描繪自然了。它們發(fā)展到了更加抽象、更加需要召喚想象的境地。
在紀(jì)錄片中,一個科學(xué)家形容這種感覺就像站在懸崖上觀望大海,只能看看淺淺的地平線,而地平線那邊是什么只能依賴想象。加隆果巧妙地使用了一個英國藝術(shù)家(Antony Gormley)的作品來表達這種不確定性,透過濃霧般乳白色屏障,我們隱約地看見一只手伸過來,卻因為越發(fā)濃重的白霧,看不見手的主人。屏障后,始終綽約朦朧的身姿不斷變換,吸引著我們的視線一探究竟。
加隆果安慰自己,既然歐洲核子研究機構(gòu)能夠把世界12000名科學(xué)家集合在一起,那我可以把其中千分之一即12個藝術(shù)家集合在一起?!拔胰ブ谱魅宿k公室,給了他一份名單,告訴他,我們必須給這些藝術(shù)家打電話?!?“什么藝術(shù)家,這部電影里沒有藝術(shù)家?!敝谱魅嗣恢^腦?!癈ERN沒給我們影像,我們需要和藝術(shù)家合作。”
他們給這些藝術(shù)家一一打電話,很快就發(fā)現(xiàn)原來很多藝術(shù)家喜歡物理,對CERN感興趣。安東尼·格雷姆,奧拉維爾·埃利亞松,米迦勒·霍奇,卡爾拉·思加勒提,這些來自紐約、德國、瑞士,從事雕塑、舞蹈、動畫的藝術(shù)家們無償參與到這個項目中。
加隆果盡量給每位藝術(shù)家分配不同的事。Fabian Oefner是加隆果喜歡的一位瑞士著名攝影師,他建議加隆果用水爆炸模擬大爆炸場景——使用一種每秒快門能達到幾千次的特制照相機,捕捉水珠高頻震蕩的瞬間。加隆果很喜歡最終的呈現(xiàn),并把方案拿給其他藝術(shù)家,“這是Fabian Oefner做的,你能做另一種‘大爆炸嗎?” 還有舞蹈家通過設(shè)計隊形交織變換的舞蹈,來傳達粒子之間相互影響的關(guān)系。
在影片中,藝術(shù)家模擬出的形形色色的微觀世界的視效影像與鏡頭拍下的溪流、樹林、勃朗峰的影像交叉剪輯,不斷重復(fù)地穿插于科學(xué)家訪談中。通過影像并置,加隆果想傳達科學(xué)家告訴他的信息:“我們看見的自然、植物、水和科學(xué)家研究不可見的世界之間沒有界限和中斷。事實上,我們看見的每個事物,包括我們自己都由相同的粒子以不同的方式組成?!?h3>美的法則
2012年夏天,CERN召開新聞發(fā)布會宣布發(fā)現(xiàn)希格斯粒子時,一個記者舉手提問,“這跟我有任何關(guān)系嗎?”CERN的發(fā)言人Rolf-Dieter Heuer回答,“我覺得有關(guān)。因為如果這個粒子不存在,那么你也不存在。”
物理學(xué)家傾向認為,在自然萬物狀貌各異的形態(tài)之下,存在某種隱藏的統(tǒng)一性與秩序,能夠被簡單的兩三條原則歸納。無論是動量守恒公式(p1=p2),還是愛因斯坦質(zhì)能方程(E=mc^2),這些方程式因為極其簡潔與平衡而煥發(fā)和諧的美感。
物理學(xué)家癡迷于這種簡潔的美,紀(jì)錄片中的一個科學(xué)家接受采訪時說,如果理論是優(yōu)雅的,且在某種程度上是漂亮的,有吸引力的,那么它必然蘊藏一些意義。甚至有科學(xué)家宣稱,如果讓我在正確的方程式和美的方程式中選擇,我寧愿選擇美的。
物理學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了宏觀世界中的對稱美學(xué)——能量守恒與動量守恒定律其實就是時間和空間對稱性的結(jié)果。在微觀世界,如今最大膽而美麗的假說是超對稱性(Supersymmetry)。超對稱性的基本意思是說,至今每一個觀測到粒子,其實都還有一個沒有觀測到的搭檔。比如說有電子存在,就應(yīng)該還有一個超對稱電子,有中微子,就應(yīng)還有一個超對稱中微子,這些超對稱粒子都更重,基本不和任何物質(zhì)有相互作用,所以很難觀測到。
有一種理論認為,這些超對稱粒子就是一種暗物質(zhì)。如果真的可以發(fā)現(xiàn)超對稱粒子,無疑離揭開宇宙謎團又近了一步。而這也是LHC繼發(fā)現(xiàn)希格斯粒子之后下一步最想要攻克的難題。
然而人們面對的是幾乎完全未知的領(lǐng)域。CERN的科學(xué)家在接受采訪時表示:“知道我們?nèi)绱巳狈χR,是我們前進的動力。”為了發(fā)現(xiàn)希格斯粒子,科學(xué)家們等待了二十多年。而超對稱性,他們已經(jīng)等了四十年。
2016年,曾經(jīng)有實驗小組宣稱觀測到一種可能證實超對稱性的新粒子,但后來證明是因為儀器誤差而被投票表決為不信任數(shù)據(jù)?,F(xiàn)在,CERN的機器依然在高速運轉(zhuǎn)。而科學(xué)家依然在等。有科學(xué)家形容,CERN正在做的事和修建哥特大教堂有點像,每個人都做一點點工作,制作一個小塑像、玻璃墻,等到工程竣工,已經(jīng)是百年之后。在CERN,“沒有人是第一作者,所有人都是第一作者”。
這里有來自100多個國家的12000多位物理學(xué)家,甚至包括交戰(zhàn)國雙方的科學(xué)家,他們秉持機構(gòu)創(chuàng)設(shè)時就奠定的和平、科學(xué)、合作精神,形成了緊密的科學(xué)合作共同體。CERN聚集人類智慧的努力被視為各個領(lǐng)域的模范。如今它被授予聯(lián)合國觀察員的角色,在人類合作的舞臺上,持續(xù)發(fā)出自己的聲音。